銀是等離子體中比較重要的材料之一。在過(guò)去人們一直在努力地調(diào)整各種銀納米結(jié)構(gòu)的尺寸。然而，銀納米帶尚未系統(tǒng)地研究以調(diào)整其尺寸以獲得可控的等離子體響應(yīng)。在這里，我們展示了銀納米帶通過(guò)原電池反應(yīng)機(jī)制在整體活性炭的上大量生長(zhǎng)。還展示了活性炭對(duì)貴金屬納米結(jié)構(gòu)的可控合成中簡(jiǎn)單方法的多功能性。

　　活性炭上銀納米帶的合成

　　銀納米帶的合成首先，約將氧化銀粉末加入到含有去離子水的玻璃燒杯中以制備飽和的氫氧化銀溶液(大部分氧化銀留在燒杯的底部，因?yàn)檠趸�銀僅微溶于水)。然后，將載銀活性炭浸入氫氧化銀溶液中48小時(shí)以合成銀納米帶。通過(guò)將玻璃燒杯置于水浴中來(lái)控制反應(yīng)介質(zhì)的溫度。所有實(shí)驗(yàn)均在黑暗中進(jìn)行以避免銀光還原。豐富多彩的銀納米帶產(chǎn)品，如圖2所示用鑷子將其從載銀活性炭底物上分離，用清洗循環(huán)純化并用去離子水或乙醇離心，最后分散在無(wú)水乙醇中進(jìn)行樣品表征。

　　圖1顯示了在活性炭上生長(zhǎng)的銀納米帶的典型電子顯微鏡(EM)圖像。SEM圖像(圖1a)顯示獲得了豐富的線狀產(chǎn)物，具有非常少的準(zhǔn)球形顆粒雜質(zhì)。圖1b是銀納米帶的典型TEM圖像。該圖中所示的納米帶的平均寬度為約45納米。從左側(cè)附近的扭曲納米帶測(cè)量的厚度為約9納米。位于TEM網(wǎng)格上的這種平坦且光滑的納米結(jié)構(gòu)也通過(guò)右側(cè)的莫爾圖案來(lái)證實(shí)，其源自具有不同晶體取向的兩個(gè)或三個(gè)納米帶的堆疊。圖1c呈現(xiàn)單個(gè)納米帶的TEM圖像。其選擇區(qū)域電子衍射(SAED)圖案插入右上角，具有六重對(duì)稱性。

　　圖1：在活性炭上制備的銀納米帶的典型EM圖像。

　　不同溫度下活性炭制備的銀納米帶

　　通過(guò)在不同溫度下活性炭上制備的這些銀納米帶在普通日光照射下顯示出不同的顏色。對(duì)于上述五個(gè)銀納米帶樣品，拍攝數(shù)字照片并顯示在圖2中。納米帶1-5分別呈淺藍(lán)色，藍(lán)紫色，紅色，藍(lán)色和紫色。這些生長(zhǎng)的彩色納米帶放置在活性炭基板上，看起來(lái)像彩色海藻，可以通過(guò)塑料鑷子輕松分離并分散在合適的溶劑中。值得注意的是，雖然已經(jīng)有多種方法制備貴金屬納米帶，和一些方法似乎對(duì)它們的大小一些可調(diào)諧性。我們簡(jiǎn)單的合成方法可以提供競(jìng)爭(zhēng)性的替代方案來(lái)調(diào)整貴金屬納米帶的尺寸和物理性質(zhì)。

　　圖2：在不同溫度下在活性炭上生長(zhǎng)的銀納米帶的數(shù)碼照片。

　　銀納米帶在活性炭上生長(zhǎng)的原電池機(jī)制

　　預(yù)載在活性炭上的金屬顆�？梢猿洚�(dāng)電子導(dǎo)體和異質(zhì)成核位點(diǎn)。由于銀離子通過(guò)電池-電池機(jī)制被活性炭微孔內(nèi)的官能團(tuán)還原，即在納米帶生長(zhǎng)期間電子從活性炭?jī)?nèi)部轉(zhuǎn)移到外表面，因此緊密結(jié)合的金屬顆粒應(yīng)該是更好的電子導(dǎo)體。因此，銀離子應(yīng)優(yōu)先在這些預(yù)加載的金屬顆粒上而不是在碳基底上還原為氧化銀。另外，可能是由于金屬顆粒表面的催化性質(zhì)，銀離子提供的濃度如此之低可以減少在水中的溶解，克服成核障礙并生長(zhǎng)成納米帶。在沒(méi)有預(yù)加載的貴金屬顆粒的情況下，我們發(fā)現(xiàn)在將活性炭長(zhǎng)時(shí)間浸入含有氧化銀和去離子水的燒杯中后，不會(huì)出現(xiàn)銀產(chǎn)物。該觀察結(jié)果進(jìn)一步暗示了金屬顆粒作為銀納米帶的生長(zhǎng)引發(fā)劑的先決條件。這些金屬顆粒也提供基板，打破了反應(yīng)環(huán)境的對(duì)稱，和施加幾何約束適合于銀的各向異性生長(zhǎng)納米帶。此外，我們發(fā)現(xiàn)銀納米帶的厚度約為在預(yù)裝有微米級(jí)金屬顆粒的活性炭上，13納米可以大量生長(zhǎng)。為了解釋這種現(xiàn)象，這些銀納米帶可能從金屬顆粒尖銳邊緣或頂點(diǎn)生長(zhǎng)出來(lái)。由于銀納米帶的生長(zhǎng)是擴(kuò)散限制的動(dòng)力學(xué)控制過(guò)程，金屬顆粒的角落可能有更多機(jī)會(huì)與銀離子相互作用并成為快速生長(zhǎng)的位置，確保納米帶的小尺寸，而不管引發(fā)金屬顆粒。

　　圖3：通過(guò)將載金屬活性炭浸入微溶的氧化銀上清液中來(lái)生長(zhǎng)銀納米帶的原電池機(jī)制的示意圖。

　　這種用活性炭上生長(zhǎng)的納米銀帶的方法，其具有可調(diào)節(jié)的尺寸和尺寸依賴的等離子體響應(yīng)。通過(guò)在活性炭上通過(guò)原電池機(jī)制還原具有表面官能團(tuán)的銀離子來(lái)合成銀納米帶。在活性炭上加載金屬顆粒作為異相成核位點(diǎn)，選擇微溶的氧化銀作為銀前體以控制銀離子的釋放，合作促進(jìn)蓬松銀納米帶的穩(wěn)定生長(zhǎng)，寬度為幾十納米，厚度可達(dá)約13納米。發(fā)現(xiàn)銀納米帶的寬度與反應(yīng)溫度正相關(guān)，而厚度可能更多地取決于預(yù)裝在活性炭上的金屬顆粒。寬度/厚度比也與橫向等離子體吸收峰值波長(zhǎng)正相關(guān)，橫向等離子體吸收峰值波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光區(qū)域并賦予具有可調(diào)顏色的納米帶。本文是使用活性炭為載體化學(xué)生產(chǎn)具有可調(diào)尺寸銀納米帶的一次嘗試。

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